Plastisk bearbetning Flashcards
Vad är plastiskt bearbetning?
• Formändring under yttre kraft som kvarstår efter att
kraften avlägsnats
• Inget material avlägsnas – volymen är konstant
• Den elastiska delen av deformationen kan ofta
försummas
Applikationer för plastisk bearbetning är…
- Metalliska material och legeringar
- Medel-långa och långa serier
- Medelhöga krav på toleranser
- Halvfabrikat till färdiga detaljer
- Komplexa och enkla former
- Detaljer till verkstadsindustri, byggindustri,….
Hur beräknas sann töjning?
ln(L / L0)
Hur beräknas effektiv spänning? (Är lika med formändringsmotstånd)
kf = sqrt( 1/2 * [ ( σ1- σ2)^2 + ( σ2 - σ3)^2 + (σ3 - σ1)^2 ] )
Hur beräknas effektiv töjning?
Φ = sqrt(2)/3 * sqrt( (ε1- ε2)^2 +(ε2- ε3)^2 + (ε3- ε1)^2 )
När används effektiv spänning och töjning?
Används då vi har spänningar och töjningar i flera riktningar för att t ex avgöra om ett material kommer att plasticera.
Vad betyder derformationshårdnande?
- Det krävs högre och högre kraft för fortsatt deformation
* Hållfastheten kan höjas
För att beskriva deformationshårdande används Ludwiks ekvation. Hur ser denna ut?
kf=K*Φ^n
K=styrkefaktor, n=deformationshårdnade-exponent.
= Materialparametrar.
Hur beräknas spänning samt töjning vid axialsymmetrisk deformation utan friktion?
σ1=F/A, σ2=σ3=0 => kf=σ1
ε1=ln(L/L0), ε2=ε3=-0.5*ε1, Φ=abs(ε1)
Hur beräknas spänning samt töjning vid plan deformation?
σ3=0, ε2=0
σ1=F/A = 2/sqrt(3) * kf [kf=sqrt(3)/2 * F/A]
ε1=-ε3=ln(t/t0) => Φ=2/sqrt(3)*abs(ε1)
Vilka fall betraktas som plan deformation?
Plåtvalsning, Bockning samt Plan smidning (Plant stukprov)
Hur beräknas det specifika arbetet vid plastisk bearbetning?
wi = intergral(kf) med avseende på Φ med gränserna Φa och Φb
Vad kan vi säga om friktion vid plastiskt bearbetning?
- Inverkar i princip alltid (dock ej vid dragprovet)
- Negativt: Höjer krafter & effektbehov
- Positivt: Kan bidra till styrning av processen
- Beroende av yta + smörjmedel
Hur beräknas yttre arbete?
Wy=Wi + Ws + Wfr y = yttre arbete i = idealt arbete (p g a enbart den homogena deformationen) s = skjuvarbete (inhomogen deformation) inre ”friktion” i materialet fr = friktionsarbete (på ytorna, mot verktygen)
Vad är varmbearbetning?
- T>rekristallisationstemp, ca 0,6-0,7∙ smälttemperatur i Kelvin
- Nya korn / kristaller bildas med ej fastlåsta dislokationer
- Ökad rörlighet i korngränser
- Materialet återförs till sitt ursprungliga tillstånd
Vad är fördelarna/nackdelar med varmbearbetning jämfört med kallbearbetning?
- Lågt deformationsmotstånd
- Inget deformationshårdnande
- Måttliga mekaniska påkänningar
- Komplexa former möjliga
- Deformationsmotstånd ökar med deformationshastigheten
- Glödskal (oxider)
- Grova ytor
- Grova toleranser
- Höga termiska påkänningar på verktyg
- Svårt att smörja
- Värmekostnad
Varför används varmvalsning?
- För att reducera från tjockare dimensioner, t ex från göt/slabs (från ”plåtämnen” till grov plåt)
- För framställning av plåt, stång, balkar, profiler
- Har varmbearbetningens olika nackdelar / fördelar (ytor t ex)
Varför används kallvalsning?
- Ger bättre ytor och toleranser
- Även tunnare plåt kan erhållas (< 1mm)
- Kallbearbetningen ger deformationshårdnande vilket höjer hållfastheten
Vad är Tandemvalsverk?
- Valsar i följd – körs kontinuerligt i en riktning
- Reducerande gap
- Körs oftast från rulle till rulle (tunnplåt, band etc)
Vad är fördelarna resp. nackdelarna med klena valsar?
Fördelar:
• Mindre kontaktyta
– Lägre kraft krävs för att skapa visst yttryck p g a
mindre area
– Mindre friktion p g a mindre area mindre
tillskott till yttrycket dvs ökande
processverkningsgrad pga Wy= Wi + Ws+ Wfr
• Billigare valsar vid given materialhårdhet
Nackdelar:
• Risk för geometriska fel ökar (vågighet hos plåtyta)
• Utböjning
– Minskas med stödvalsar
– Kompenseras för i princip fullt ut med bombering
Varför används stödvalsar?
För att erhålla stabilitet.
Kan alltså ha mindre arbetsvals.
Vad är beteckningarna för ett verk utan stödvalsar samt med två stödvalsar?
Duovalsverk
Kvartovalsverk
Varför används bombering?
För att kompensera inverkan av utböjning
Vad är CVC-valsar?
“Continously Variable Crown”
• Vals-par kan förskjutas i axiell led
• ”Coca-Cola-form” på valsar
• För att kunna justera bombering vid varierande last
• Speciellt intressant vid reversibelt valsverk
• Kan ha stödvalsar
• Kräver justering – planvalsning – av plåt
Vad har dragning för syfte?
- Areareduktion
- Dimensionstolerans
- Förbättrad yta
- Ökad hållfasthet - kallbearbetning
Varför görs dragning i steg om man vill uppnå en stor reduktion?
Gör man en för tunn tråd i ett steg krävs för stor kraft och den av!
Berätta om Strängpressning.
• Uppvärmning, Aluminium ca 450 grader, stål ca
1100 grader
• Mycket höga krafter. Begränsningar avseende
storlek på detaljens tvärsnitt
• Jämna godstjocklekar och symmetri att föredra
• Relativt billiga verktyg, speciellt vid öppna
profiler
• Profiler sträcks något efter själva pressningen
Vid strängpressning erhåller man en dödzon. Varför sker detta och vad händer?
Pga att verktygsingång ej är konisk. Mot denna erhålls en inre friktion.
Vad är syftet med smidning?
–Ge materialet önskad form.
–Ge materialet önskad struktur (bryta ner en
rent gjuten eller valsad struktur)
Vad är varmsmidning?
Vanligast
För stål T=1100-1250°C ger austenit
Inget deformationshårdnande, rekristallisation
Oxiderade / grova ytor
Vad är halv-varm smidning?
Litet eller inget deformationshårdnande
Ej austenit, vanligen vid 600-800°C
Långsam (oftast ingen) rekristallisation under bearbetningen
Oxider bildas ej (eller i mkt mindre utsträckning än varm-bearbetning)
Vad är kallsmidning?
Vid rumstemperatur
Deformationshårdnande
Fina ytor
Endast för enkla och små detaljer
Vad är friformssmidning?
Enkla, öppna verktyg
Hur beräknas smideskraft?
F = pm*A pm = kf * (1 + 2/3*μ*r/h)
Vad är sänksmidning?
- Dyrare verktyg – två delar kallas sänken
- Utgår t ex från rund kuts (andra former kan förekomma)
- Släppningsvinkel (5-10)
- Skäggbildning (avlägsnas ofta i en sista del i verktyget)
- Nära slutformen, men viss slutbearbetning krävs nästan alltid (”arbetsmån” på vissa ytor)
Vad sänksmider man?
• Vevstakar och vevaxlar • Bromsok och knutkors • Länkarmar • Verktyg, skiftnycklar, vissa kirurgiska inst etc. • Krokar och likn. med hög belastning • Golfklubbor mm
Skäggspalt (sänksmidesverktyg) används för att…
- Mottrycket i skägget verkar till att höja trycket inuti sänket och garanterar en utfyllnad av materialet.
- Överflödigt material måste ha någonstans att ta vägen. Detta överskott är normal 15-30%.
Vad är skillnaden mellan friformssmidning och sänksmidning?
Friformsmidning
- Grov tolerans – mkt stor arbetsmån
- Billiga, hållbara verktyg
- Även ekonomisk för korta serier (1-10 st detaljer)
Sänksmidning
- Nära en slutform
- Bättre tolerans – mindre arbetsmån (men oftast
minst 1 mm)
- Lämplig främst för längre serier (från ca 1000 st)
Hur skiljer sig kallsmidning från andra metoder?
• Betydligt högre krafter • Finare ytor och bättre toleranser än med varmsmide • Enkla former, företrädelsevis symmetriska • Deformationshårdnande p g a kallbearbetning
Vilka smidningsmetoder finns?
Sänksmidning, friformssmidning, stuksmidning och rotationssmidning.
Vad är klippning?
Styrd sprickbildning där deformationen sker genom skjuvspänningar
Vad är skillnaden mellan klippning och stansning?
- Klippning – (raka) kanter
* Stansning – sluten kontur
Beskriv klippförloppets olika stadier.
Elastisk deformation, plastisk deformation, sprickbildning och slutförlopp.
Det finns fyra saker som påverkar ytans utseende. Vilka är dessa och hur uppkommer de?
Vakant - Plastisk deformation
Blankzon - Verktygets glidning
Brottzon - Står ej…
Grad - Material deformeras över dynkant
Hur definieras klippkraft?
F = k_sk · A k_sk = Specifika klippkraften, ca 0.8 * σb A = Skjuvade arean
Hur beräknas klipparbete?
W=X · F · t
t=tjockleken
X=”korrektionsfaktorn”
X <1, typiskt 0,3
Varför används gradsax?
För att minska den momentana arean och därmed kraften.
Hur beräknas kraften från en gradsax?
F = k_sk * t^2 / (2 * tan(β) )
